2．空间分析与模型分析功能

    空间分析在地理学研究中有着悠久的历史与传统，数学概念与方法的引入，并从统计方法扩展到运筹学、拓扑学等方法的应用，进一步促进了其定量分析的能力。地理信息系统的空间分析功能可用于分析和解释地理特征间的相互关系及空间模式。因此，根本的问题不在于什么是空间分析，而是说明空间分析方法中哪些是地理信息系统能够实现的？地理信息系统的应用是否能真正地改进空间分析能力？

    在地理信息系统应用成功大量的案例中，他们多是描述地理信息系统如何改进基本的地图制图、土地信息管理及相关现象的分析等，唯一缺少的是对空间特征间关系能力的描述。因此，应更多地关注地理信息系统空间分析问题的研究，尤其是加强环境空间模拟模型的研究。这不仅是地理学家的责任，也是许多其它学科，诸如环境学科以及公共决策分析家的任务。

    地理信息系统的空间分析可分为三个不同的层次。一是空间检索，包括从空间位置检索空间物体及其属性和从属性条件集检索空间物体。“空间索引”是空间检索的关键技术，如何有效地从大型的地理信息系统数据库中检索出所需信息，将影响地理信息系统的分析能力。另一方面，空间物体的图形表达也是空间检索的重要部分。第二则是空间拓扑叠加分析，空间拓扑叠加实现了输入特征的属性的合并以及特征属性在空间上的连接。空间拓扑叠加本质是空间意义上的布尔运算。目前，空间拓扑叠加被许多人认为是地理信息系统中独特的空间分析功能。有一点需要指出，矢量系统的空间拓扑叠加需要进行大量的几何运算，并在叠加过程中会产生许多小而无用的伪多边形（Silver polygon），其属性组合不合理，伪多边形的产生是多边形矢量叠加的主要问题。第三是空间模拟分析，空间模拟分析刚刚起步，目前多数研究工作着重于如何将地理信息系统与空间模型分析相结合。其研究可分三类，一类是地理信息系统外部的空间模型分析，将地理信息系统当作一个通用的空间数据库，而空间模型分析功能则借助于其它软件；第二类是地理信息系统内部的空间模型分析，试图利用地理信息系统软件来提供空间分析模块以及发展适用于问题解决模型的宏语言，这种方法一般基于空间分析的复杂性与多样性，易于理解和应用，但由于地理信息系统软件所能提供空间分析功能极为有限，这种紧密结合的空间模型分析方法在实际地理信息系统的设计中较少使用；第三类是混合型的空间模型分析，其宗旨在于尽可能地利用地理信息系统所提供的功能，同时也充分发挥地理信息系统使用者的能动性。